底盘设计和制动技术：因势而变
新款M3的引擎输出功率提升幅度如此之大，以至于原来的底盘设计和制动系统也不得不做出相应的变化，而且是相当彻底的改造。新的底盘设计和制动技术不仅要保留原M3的运动天赋，还要使之适合日常民用，而且还要兼顾其配备的17英寸的轮胎。尽管BMWM3配备了拥有40的扁平比的极宽轮胎、但是其客户对于舒适程度和直线行驶稳定程度的要求并不是十分苛刻。这样一来，问题就再次聚焦在了配有钢筋弹簧板和单球节弹簧支撑前桥上。中导后桥，曾首次在BMW Z1上使用，有利于减少汽车启动或急刹车时人体的惯性作用。此外，纵臂也根据输出功率的提升做出了相应的调整。减震器和防滚杆也被调得更紧。以上的变动都体现在车体的高度上，BMW M3比BMW 3双门轿跑车低了31毫米。该车的横向加速度也证实了改进后底盘组件的优良性能。一般情况下，车体地面附着力在横向加速度达到0.8g(重力加速度的0.8倍)时接近极限；BMW M3与其前任车型一样，在纽伯格林赛道进行了测试，其压力测试中横向加速提高到了1g，令人刮目相看。
烈马需要好的骑士来驾驭。该款新车型动力强劲，其制动系统也配备了体积较大、性能优良的前部内通风摆卡钳盘式制动器和后部盘式制动器。当时，防抱死制动系统(ABS)已经成为了每辆宝马牌汽车的标配部件，而这款性能的运动型双门轿跑车的防抱死制动系统(ABS)则是为其所量身定做的。最终，这款新M3的高速制动性能比其前任好出许多，成为今后汽车设计者赶超的标准。该车的100-0公里/小时制动时间仅为2.8秒，制动距离35米；即使是车速高达200公里/小时，制动也能在6.0秒内完成。
标志性组件：外后视镜
新M3的亮相告诉世人文字的描述有时是多么的无力，它是如此的令人过目难忘。前保险杠上还是宝马汽车典型的双窗格栅，防尘护罩后配有大个头的油冷却器以协助调解6缸引擎的温度。此款BMW M3使用了独特的双辐铝合金轮圈和专门设计的外后视镜。每个外后视镜镜框由两根翼状支架连接，以减少空气阻力。当时，这4根支架成了该双门轿跑车拥有者的终极标志。鉴于优越的性能和独特的设计，该双门轿跑车成了批量生产的高端车型，最终标价80,000马克，几乎是双门型325i的1.5倍。
然而，新款M3不仅仅是一款工艺复杂的街头跑车。1992年4月，MotorsportGmbH在其基础上研发出一款竞技车型，在一年后就生产出成品并参加了德国房车锦标赛的首站比赛。而新规定在1992年初才刚刚出台。
321马力：3.2升引擎的动力飞跃
追求卓越是宝马的信条。1995年7月20日，推出了4门轿车后不久，BMW AG宣布M3将出品动力更加强劲的车型。新的车型与之前的车型在外观上差别不大，白色指示灯、前部扰流板上装有黑色冷进气口和风格稍有不同的轮胎是其主要外形特征。
这款新M3最特别的地方在于其更先进的引擎技术。首先，其3021毫升的排量大于现存的所有发动机，为其性能的提升提供了坚实的基础。其次，其最大扭矩提升了进10%，达到350牛顿米，而发出最大扭矩的引擎转数由3600转/分下降到了3250转/分。该车的每缸4气门6缸引擎最大输出功率236千瓦/321马力。同时，研发工程师将引擎压缩比由10.8增加到11.3，以便提升引擎的功率和降低油耗。
这些性能改进都得益于由宝马公司电子专家和MGmbH工程师们联合开发的新型引擎电子元件。该电子设备中央处理器具有每秒2千万次的运算速度使MSS 50系统可以在短时间内计算出点火时机、喷油时间和燃烧爆震传感等数据的最优化组合，控制最新的Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时系统，管理自适应立体氧传感器等许多组件。该引擎管理系统对其后的引擎电子控制系统的发展产生了深远的影响。
配备Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时系统的排气门凸轮轴
通过安装可调进气凸轮轴，新M3引擎的输出功率、扭矩、怠速控制、尾气排放等方面都有了长足的进步。新M3还采用了排气门凸轮轴同步控制技术，通过尾气内部再循环，有效减少了氮氧化物的排放。此外，该系统还提高了引擎在中低转数的扭矩，降低了怠速运转时未燃烧油气水平，从而降低了油耗。结果，新M3虽然动力更强，但百公里油耗却只有8.7升(欧盟测试标准)。然而，新M3最大的亮点是其超凡的性能，该车0-100公里/小时加速需5.5秒，4挡挡位上由80公里/小时加速到120公里/小时也只需要 5.7秒。
6挡变速箱：新增超速挡
新M3不仅在引擎上有巨大改进，在动力传送装置和底盘设计上M GmbH的工程师们也是煞费苦心。例如，工程师们为了实现多数M3客户的愿望，为新M3配备了新型6挡变速箱，比以往多出了一个挡位——超速挡。第6挡位上发动机转速降低，既减少了高速时产生的噪音又降低了油耗。
底盘的设计一直是每款M3的重点攻关点。工程师们对于这款新M3的底盘改进集中在底盘各零件的磨合与调整上。减震装置和弹簧刚度在不影响乘坐舒适程度的前提下完全重新调整。虽然新款M3依然采用了配有伺服式助力的齿轮齿条转向装置，但是驾驶员能体验到比前代车型转向系统更直接的路感。
独门利器：M复合制动
这款新式前轮制动装置曾在M5车型上使用过。该M复合制动系统的特别之处在采用了铝制盘式制动器室和灰色铸铁摩擦环的复合设计，摩擦环通过浮动固定装置连接在制动室中，如此一来，摩擦环可以膨胀而不会变形；同时，该设计的高温散热性能极好，使用寿命较长。
1997年：世上第一款顺序式M变速箱
虽说新M3是一款街头跑车，但它却一直从赛车运动中吸取精华。1997年，M GmbH在世界上首次溢价推出装配有顺序式M变速箱(SMG)的新M3——BMW 320i轿车。该变速箱可以无缝换挡，并且离合器自动离合。驾驶员只需前后拉动变速杆即可减少或增加挡位，这样既可以极大节省换挡时间，又可以防止挂错挡位。
该变速箱的设计兼顾了自动变速箱的便捷和运动型手动变速箱的乐趣，优点颇多。一方面，它取消了手动变速箱中的离合器踏板，也取消了传统自动变速器中的液力变矩器，因而效率更高、质量更轻、惯性更小。与传统的手动变速器相比，顺序式M变速箱没有因为滑差的存在而导致性能降低或效率损失。更为重要的是，顺序式M变速箱使得手动换挡的快感更加强烈，即使将油门踩到底，驾驶员仍然可以快速上下换挡。以往高性能的轿车都对驾驶员的换挡技巧提出了较高的要求，然而，顺序式M变速箱改变了这一切，驾驶员不必再为换挡煞费精力，而是可以尽情享受新M3的优越性能，体验驾驶的乐趣。
精确换挡&防溜车功能
顺序式M变速箱还有许多安全功能。总体说来，由于该系统拒绝执行危险指令，驾驶员不再可能挂错挡位。此外，该系统自动限定了引擎阻力矩，从而防止了紧急情况下发生溜车，如：雨雪路面上减挡导致的溜车。
顺序式M变速箱不仅增强了驾驶者的运动体验，还可以给予驾驶者更多的舒适感。由于采用自动离合技术，拥堵交通中起步停车不再痛苦。与其他自动挡的轿车一样，该车也设置了第二级经济省油模式(“E”)；但是，如果需要迅速加速，驾驶员只需将油门踩到底，SMG随着速度增加一直升到第6挡位。当然，换挡过程中，引擎可能在250毫秒间发生超负荷运转。为了防止此类情况的发生，顺序式M变速箱变速箱配备了引擎控制系统以调整点火时间或暂时抑制某一汽缸的工作。
大获全胜：SMG变速箱成为二代M3的标配
SMG变速箱使第二代M3在跑车界扬名立万，一发不可收拾。一开始的质疑声突然变成了掌声，批量生产完成之后，几乎所有的二代M3都装配上了SMG变速箱。该车销售量高居榜首，在雷根斯堡工厂生产71,242辆，全部售罄。1992年至1999年间，第二代M3有各种款式生产：双门轿跑车，敞篷轿跑车和4门轿车(Saloon)。在二代M3生产期间的最后两年，M GmbH又推出了M Roadster 和M双门轿跑车两个新款车型。二者除使用与二代M3同功率的相同引擎外，其他设计元素与Z3和Z3敞篷版一致。
